中國主要麥區農戶小麥氮磷鉀養分需求與產量的關系

黃倩楠，王朝輝,2，黃婷苗，侯賽賓，張翔，馬清霞，張欣欣

（1西北農林科技大學資源環境學院/農業部西北植物營養與農業環境重點實驗室，陜西楊凌712100；2西北農林科技大學/旱區作物逆境生物學國家重點實驗室，陜西楊凌712100）

0 引言

【研究意義】小麥是世界三大糧食作物之一，也是中國重要的商品糧和戰略儲備糧，在保障國家糧食安全方面有著舉足輕重的作用。中國小麥產量占糧食總產的21%，單產達5 244 kg·hm-2[1]?；瘜W肥料施用是保障小麥高產穩產的重要措施，但已有研究表明中國小麥主產區化肥投入已遠遠超出當前產量的養分需求[2-3]。過量施用化肥并不能帶來持續增產，相反會造成資源浪費，養分利用效率降低，地下水污染等問題[4-7]。總的來看，中國小麥種植區域分布廣且主要是小農戶經營，養分管理不合理現象普遍存在[8-11]，有的過量，有的不足[12-15]。解決農戶的科學施肥問題，是解決中國施肥過量問題的關鍵。因此，明確農戶小麥的養分吸收利用和需求規律，對保證中國小麥高產穩產，實現化肥的科學合理減施有重大意義?！厩叭搜芯窟M展】氮磷鉀是作物必需營養元素，也是肥料三要素。作物氮、磷、鉀養分需求量一直是研究的熱點，特別是對小麥的養分需求量與產量、施肥量、品種、區域環境的關系已有不少研究。文獻數據分析發現，隨小麥產量提高，需氮量從27.9 kg升高到30.5 kg[16]（文中需氮量均指生產1 000 kg小麥籽粒的需氮量，需磷或鉀量同此），需磷量由4.1 kg升高到5.2 kg[17]。但與之相反，位于中國北方5個冬小麥主產區的田間試驗研究表明，在推薦施肥條件下，隨產量增加，需氮量反而從27.1 kg降低到24.5 kg[18]，需磷量從4.7 kg降低至4.2 kg[19]，需鉀量從23.8 kg降低至20.2 kg[20]。可見，對于作物產量與養分需求量的關系，有不同結論。施肥量也是引起作物養分需求變化的重要因素，中國北方5個冬小麥主產區的田間試驗結果表明，隨氮肥用量增加，需氮量由20.8 kg升高到25.7 kg[18]。位于河北省曲周試驗站的磷肥用量試驗發現，隨磷肥用量增加，需磷量由3.8 kg升高到4.2 kg[21]。在江蘇、山東等地的鉀肥用量試驗發現，隨施鉀量增加，需鉀量由18.9 kg升高到21.9 kg[20]。作物品種不同，養分需求特性也不同。位于墨西哥的10個不同小麥品種的田間試驗表明需氮量變化介于 23.0—37.0 kg[22]。分別在英國和法國進行的16個冬小麥品種試驗研究發現需氮量變化介于14.4—31.1 kg之間[23]。澳大利亞的9個冬小麥品種試驗的需磷量介于1.9—5.3 kg之間[24]。不同區域的土壤、降雨等氣候因子存在差異，因而作物生長與養分需求也存在差異。文獻資料分析表明，黃淮海、長江中下游和西北春麥區的需氮量分別為29.8、26.0和28.4 kg[16]，需磷量分別為：5.0、4.4和4.1 kg[17]?！颈狙芯壳腥朦c】以往對于小麥養分需求規律的研究多是基于一個地點的試驗結果，或不同年份、不同地點田間試驗的文獻數據，但試驗條件并不完全與農戶實際生產狀況一致，有關農戶小麥的養分吸收利用與需求還缺乏研究?！緮M解決的關鍵問題】因此，本文連續兩年在中國主要麥區開展多點農戶調研，結合對小麥植株的取樣測定分析，研究中國春麥、旱作、麥玉和稻麥4個典型小麥種植區域農戶小麥產量、生物量、產量構成要素，各器官的氮磷鉀養分含量，養分吸收量和需求量，以期明確不同區域農戶小麥產量形成與養分吸收利用和需求的關系，為解決農戶過量施肥，實現中國小麥生產科學合理減肥提供依據。

1 材料與方法

1.1 采樣地點及分布

于2015、2016年在中國主要麥區進行調研與取樣，包括河北、山西、內蒙古、黑龍江、江蘇、安徽、山東、河南、湖北、四川、重慶、云南、陜西、甘肅、寧夏、新疆等16個省區，調研并采集512個農戶及代表性田塊的小麥樣品，品種為當地主栽品種，小麥種植為當地常規模式。各地樣點數量根據其小麥種植面積大小確定，在春麥、旱作、麥玉、稻麥4個典型小麥種植區域樣點數分別為47、86、264、115個。春麥區主要包括內蒙古、黑龍江、寧夏、新疆，一年一熟，通常在3—4月份播種小麥，當年的7—8月份收獲；旱作區包括山西、陜西、甘肅南部，一年一熟、二熟或二年三熟，小麥于每年的9月下旬至10上旬播種，來年6月末與7月初收獲；麥玉區包括山東、河南、河北、江蘇和安徽北部，一年二熟，一般在10月上旬到中旬播種小麥，次年的5月末至6月初收獲；稻麥區主要包括湖北、重慶、云南、四川、江蘇、浙江和安徽南部，一年二熟或三熟，小麥于每年的 10月下旬至 11月上旬播種，次年的 4月末至5月初收獲，各麥區降水和0—20 cm土層土壤理化性狀見表1。

表1 各麥區降雨量及0—20 cm土層土壤理化性狀Table 1 Precipitation and 0-20 cm soil layer nutrient status of different main wheat production regions

1.2 樣品采集與測定

1.2.1 樣品采集 由國家小麥產業技術體系分布在全國主產區的綜合試驗站隨機選取當地主產縣有代表性的種植戶，采用問卷形式走訪調研農戶小麥播種、產量、施肥和管理，并采集農戶代表性田塊的小麥植株和0—100 cm土層的土壤樣品。

于小麥收獲前5 d左右采樣，在選定的田塊中間選擇長10 m、寬5 m，小麥長勢均勻的區域作為樣區。首先，在采樣區內均勻選取3個位置，測定田塊的小麥穗數。然后，采用“盲抽法”在樣區內隨機采集100穗小麥全株[25]，在根莖結合處將根剪除，地上部裝入網袋，作為分析樣品。接著在采樣區內小麥行間均勻選取3個點，20 cm為一層，采集0—100 cm土層的土壤樣品，同一層次、3個點的土壤捏碎、混勻后取500 g裝入樣品袋，作為1個分析樣品。

1.2.2 樣品的處理與測定 植株樣品風干后分為莖葉、穗，分別稱重，手工脫粒后稱量風干籽粒重。分別取50 g籽粒和剪碎混勻的莖葉、30 g穎殼，用自來水和蒸餾水分別快速漂洗3次，裝入標記好的信封，65℃烘干至恒重，測定風干莖葉、穎殼、籽粒的含水量。烘干的籽粒、莖葉、穎殼用組織混合研磨儀（MM400，德國萊馳，氧化鋯研磨罐和研磨球）磨細，用于化學分析。準確稱取粉碎樣品 0.20—0.25 g，濃H2SO4-H2O2法紅外消解植物樣品，連續流動分析儀（AA3，德國）測定消解液中的氮和磷含量，火焰光度計（M410， 英國Sherwood）測定消解液中的鉀含量。千粒重采用數粒板法測定。千粒重和氮磷鉀含量均以烘干重表示。

土壤樣品風干后分別過1 mm和0.15 mm篩子。1 mm的土樣用來測定pH、硝銨態氮、速效磷、速效鉀，0.15 mm的土樣用來測定有機質、全氮。土壤pH用pH計測定，水土比為1∶2.5。硝銨態氮用 1 mol·L-1的KCl浸提, 速效磷用 0.5 mol·L-1的 NaHCO3浸提，均用連續流動分析儀（AA3，德國）測定。速效鉀用 1mol·L-1的NH4OAc浸提，火焰光度計測定[26]。有機質用重鉻酸鉀外加熱法測定。全氮用濃硫酸加混合催化劑（K2SO4∶CuSO4=10∶1）消煮、續流動分析儀（AA3，德國）測定。

1.3 數據計算與統計分析

1.3.1 產量計算及等級劃分 農戶小麥的穗粒數由采集的100株小麥籽粒重量和穗數、千粒重計算得到，收獲指數由其籽粒和地上部生物量計算求得。農戶小麥的產量（取樣測定產量）由公頃穗數、穗粒數和千粒重求得，測定產量除以收獲指數計算出農戶小麥生物量。產量、生物量均以烘干重表示。

對調研獲得的農戶小麥產量和取樣所得的測定產量按麥區進行方差分析（ SPSS 17，P＜0.05），若兩者差異不顯著，文中產量數據采用取樣測定產量，否則，以各地調研所得產量為基準矯正取樣測定的產量（式1），并用矯正后產量進行相關計算分析。式中，產量單位均為t·hm-2。

圖1 農戶小麥產量分級標準與等級劃分Fig. 1 Grading standard and grade divisions for wheat yield of farms in major wheat production regions

為了分析不同麥區農戶小麥的養分吸收利用和需求與產量的關系，將小麥產量從高到低分為：高產、偏高、中產、偏低、低產5級。由于麥區間產量差異較大，對各麥區產量等級的劃分也因地而異，劃分標準為：以該麥區的平均產量為中心，分別上下浮動10%、30%，形成5個等級（圖1）。

1.3.2 相關指標及計算

以上各式中器官養分含量單位為 g·kg-1；養分吸收量單位為 kg·hm-2；養分需求量單位為 kg·Mg-1；生物量、產量單位為t·hm-2。

數據處理方法：用 Microsoft Excel 2013 整理數據，Arcgis 10.2作圖，SPSS Statistics 17.0 統計分析。

2 結果

2.1 中國不同麥區農戶的小麥產量、生物量與產量構成

對512個農戶調研發現（表2），中國各麥區的小麥籽粒產量存在顯著差異，以麥玉區最高，其次為春麥、稻麥區，旱作區最低，各區平均介于 4.0—7.7 t·hm-2，全國平均 6.4 t·hm-2。麥區間莖葉、地上部生物量也存在顯著差異，產量越高莖葉與地上部生物量越大，由低產到高產，春麥、旱作、麥玉、稻麥區產量分別增加225%、191%、151%和165%，莖葉生物量增加179.5%、94.6%、80.0%、75.0%，地上部生物量增加 198.5%、129.3%、110.4%、113.3%。收獲指數也因麥區而異，且隨產量增加而增加，均值介于42.1%—47.7%，從低產到高產，4個麥區收獲指數分別增加11.6%、26.0%、16.7%和24.2%。不同麥區公頃穗數存在較大差異，產量較高的麥玉和春麥區顯著高于稻麥和旱作區，當產量由低產增至高產時，各麥區穗數分別增加143.8%、68.1%、61.3%和53.4%。麥區內穗粒數隨產量增加而遞增，各麥區平均介于27.7—33.8粒，麥玉、稻麥區穗粒數顯著高于春麥和旱作區，由低產到高產，4個麥區分別增加 32.0%、49.3%、13.8%和104.8%，但春麥區差異未達顯著水平；各麥區小麥籽粒千粒重平均介于39.5—41.6 g，變幅較小，但麥玉區顯著高于其他麥區，由低產到高產春麥、麥玉、稻麥區分別增加18.4%、15.2%、15.6%，旱作區卻降低7.3%。

可見，中國不同麥區農戶小麥籽粒產量、生物量存在顯著差異，生物量越大、公頃穗數越多產量越高，同時隨產量增加收獲指數逐漸增加。分析各麥區產量構成發現，公頃穗數是造成這種差異的關鍵農學指標，其次是穗粒數。

表2 中國各麥區農戶小麥產量、生物量與產量構成Table 2 Wheat grain yield, biomass and yield components of farmers in major wheat production regions of China

2.2 中國不同麥區農戶小麥氮吸收、利用、需求與產量的關系

各麥區農戶的小麥氮素吸收利用均隨產量而變化（表3）。麥區間籽粒、莖葉含氮量有顯著差異，春麥、旱作、麥玉、稻麥區小麥籽粒含氮量均值分別為22.6、21.4、23.0和20.1 g·kg-1，莖葉含氮量均值分別為4.6、4.7、5.4和4.2 g·kg-1，僅麥玉區籽粒含氮量隨產量增加而顯著降低，其他麥區內，隨產量增加莖葉氮含量均無顯著變化。4個麥區地上部吸氮量平均分別為 172.2、110.5、223.2和 135.2 kg·hm-2，麥區間與同一麥區內地上部吸氮量均隨產量增加顯著增加，由低產到高產，4個麥區分別顯著增加 210.3%、143.5%、115.5%和 145.6%。氮收獲指數也因區域而異，4個麥區平均分別為79.8%、76.5%、79.2%和80.7%， 由低產到高產，旱作、麥玉、稻麥區分別顯著增加11.8%、8.4%和9.1%，春麥區無顯著變化?？梢?，隨產量增加，僅麥玉區的籽粒含氮量降低，各麥區莖葉含氮量無顯著變化；4個麥區地上部吸氮量均顯著增加；旱作、麥玉、稻麥區氮收獲指數顯著增加。

本研究發現，全國范圍內農戶小麥需氮量平均為28.1 kg·Mg-1，春麥、旱作、麥玉和稻麥區均值分別為28.6、28.3、29.3、和25.0 kg·Mg-1（表3），稻麥區顯著低于其他3個麥區。產量由低產增至高產，旱作區和麥玉區小麥需氮量顯著降低，分別為 16.9%和14.6%，春麥和稻麥區有降低的趨勢，但差異未達顯著水平。可見，在中國農戶小麥籽粒產量形成的需氮量及其與產量的關系因區域而異。

表3 中國不同麥區農戶小麥氮吸收、利用與需求Table 3 N uptake, utilization and requirement of wheat in major wheat production regions of China

2.3 中國不同麥區農戶小麥磷吸收、利用、需求與產量的關系

各麥區農戶小麥磷素吸收利用存在差異，與產量的關系因麥區而異（表 4）。麥區間籽粒磷含量存在較大差異，春麥、旱作、麥玉、稻麥區小麥籽粒含磷量均值分別為3.7、2.7、3.4和3.4 g·kg-1，春麥區顯著高于其他3個麥區，旱作區最低。由低產到高產，春麥區籽粒磷含量顯著增加 19.4%，而其他麥區籽粒磷含量無顯著變化。4個麥區莖葉磷含量平均分別為0.6、0.3、0.5和0.5 g·kg-1，亦是旱作區最低，其他麥區無顯著差異，產量由低產增至高產時，春麥區莖葉磷含量增加50%，但差異未達顯著水平，旱作和麥玉無顯著變化，而稻麥區顯著降低 33.3%。4個麥區地上部吸磷量分別為27.4、12.7、31.0和21.6 kg·hm-2，麥區間差異顯著，隨產量增加地上部吸磷量顯著增加，由低產到高產，4個麥區分別增加 297.2%、168.1%、123.5%和 125%。麥區間磷收獲指數無顯著差異，4個麥區平均分別為84.7%、84.9%、85.5%和85.8%，同一麥區內，產量由低產增至高產時，旱作、麥玉和稻麥區磷收獲指數分別顯著增加 10.4%、6.1%和11.5%，春麥區無顯著變化?？梢姡S產量增加，春麥區籽粒磷含量顯著增加，而其他麥區無顯著變化；春麥區莖葉磷含量有增加趨勢，稻麥區顯著降低，旱作和麥玉區無顯著變化；各麥區地上部吸磷量均顯著增加；旱作、麥玉和稻麥區磷收獲指數均顯著增加，春麥區無顯著變化。

結果表明，全國農戶小麥需磷量平均為4.0 kg·Mg-1，春麥、旱作、麥玉和稻麥區均值分別為4.5、3.2、4.1和4.1 kg·Mg-1（表4），春麥區顯著高于其他麥區，麥玉和稻麥區無顯著差異，旱作區最低。產量從低產增至高產時，麥玉和稻麥區分別顯著降低 11.4%、17.8%，旱作區需磷量降低了 8.6%，差異亦未達顯著水平，春麥區雖然低產時需磷量最低3.7 kg·Mg-1，但產量從偏低水平提高到高產時，需磷量也顯著降低了21.4%。可見，中國農戶小麥的需磷量波動范圍較大，區域差異明顯，但總體來看隨產量增加而降低。

表4 中國不同麥區農戶小麥磷吸收、利用與需求Table 4 P uptake, utilization and requirement of wheat in major wheat production regions of China

2.4 中國不同麥區農戶小麥鉀吸收、利用、需求與產量的關系

小麥鉀素吸收利用對產量的響應也因麥區而異（表5）。春麥、旱作、麥玉和稻麥區籽粒含鉀量平均分別為4.1、3.5、4.2和4.2 g·kg-1，旱作區顯著低于其他麥區。4個麥區莖葉鉀含量平均分別為17.5、9.7、16.9和12.4 g·kg-1，春麥和麥玉區顯著高于其他麥區，旱作區最低，由低產到高產，旱作和麥玉區莖葉含鉀量分別顯著增加36.9%和18.7%，春麥和稻麥區無顯著變化。4個麥區地上部吸鉀量平均分別為160.2、68.3、178.6和 98.8 kg·hm-2，亦是春麥和麥玉區顯著高于其他麥區，旱作區最低，產量由低產增到高產時，各麥區地上部吸鉀量分別增加 210.4%、185.5%、121.0%和120.6%。鉀收獲指數在麥區間差異顯著，4個麥區平均分別為 16.7%、22%、19%和24.5%，同一麥區內隨產量增加，鉀收獲指數無顯著變化?？梢?，各麥區高低產間籽粒鉀含量差異不顯著；旱作和麥玉區莖葉鉀含量隨產量增加顯著提高；各麥區吸鉀量隨產量增加顯著增加；鉀收獲指數不隨產量而變化。

表5 中國不同麥區農戶小麥鉀吸收、利用與需求Table 5 K uptake, utilization and requirement of wheat in major wheat production regions of China

本研究表明，中國農戶小麥需鉀量平均為 21.5 kg·Mg-1，各麥區存在較大差異，春麥、旱作、麥玉和稻麥區均值分別為26.5、17.1、23.3和18.8 kg·Mg-1（表5），當產量由低產增至高產時，4個麥區需鉀量分別降低4.0%、4.4%、12.7%和19.9%，僅稻麥區差異達顯著水平?？梢姡袊饕渽^農戶小麥需鉀量區域差異明顯，對產量的響應因麥區而異，但總體呈降低趨勢。

3 討論

3.1 中國不同麥區農戶小麥需氮量與產量的關系

農戶田塊的實際取樣表明，中國小麥平均產量為 6.4 t·hm-2，需氮量為 28.1 kg·Mg-1，4 個麥區的需氮量平均分別為28.6、28.3、29.3和25.0 kg·Mg-1，其中稻麥區的需氮量顯著低于其他3個麥區。大量文獻數據分析發現，中國小麥平均產量為6.2 t·hm-2，需氮量為28.7 kg·Mg-1，其中西北冬春兼播麥區、麥玉和稻麥區需氮量均值分別為 28.4、29.8、26.0 kg·Mg-1[16]，也是稻麥區較低。本文農戶調研結果與此接近且區域間變化趨勢一致。但位于中國 5個省的田間試驗發現，最佳施氮量條件下，小麥平均產量為7.2 t·hm-2，需氮量為24.3 kg·Mg-1[18]，產量結果比本研究偏高，而需氮量偏低，可能是由于田間試驗中優化了施氮量，提高了作物利用單位氮素養分形成籽粒產量的能力，也說明農戶田塊的小麥氮素生產力還有提高的潛力。

本文調研結果表明，中國農戶的小麥需氮量與產量的關系因區域而異。隨產量增加，旱作區和麥玉區小麥需氮量分別顯著降低 16.9%和 14.6%，春麥和稻麥區有降低的趨勢，但差異未達顯著水平。原因在于，在旱作和麥玉區，隨籽粒產量增加，地上部吸氮量雖顯著增加，但兩者的增幅卻不一樣，由低產到高產，地上部吸氮量分別增加 143.5%和 115.5%，產量卻分別增加 190.5%和 151.1%，產量增幅較大，因而兩者相比使得需氮量降低。同時，盡管這兩個麥區的氮收獲指數隨產量增加而分別增加 26.0%和 16.7%，但也小于產量的增幅，結果是旱作區的籽粒、莖葉氮含量未能隨產量增加而提高，麥玉區籽粒氮含量甚至顯著降低。與本研究結果相似，位于中國5個省的田間試驗結果表明，產量由小于 4.5 t·hm-2增加至7.5 t·hm-2時，需氮量從 27.1 kg·Mg-1降低到 24.5 kg·Mg-1[18]。洛桑試驗站39個小麥品種的試驗結果表明，當產量由 2.1 t·hm-2增至 11.8 t·hm-2時，需氮量由 37 kg·Mg-1降至13 kg·Mg-1[28]。多點田間試驗結果表明，在最佳施氮條件下，隨小麥產量增加，產量增加的幅度大于生物量增加幅度，且籽粒氮含量隨產量增加而降低，莖葉氮含量不變，結果使地上部吸氮量的增速小于產量增速，最終需氮量降低[18]。也有研究發現，隨產量增加需氮量增加[16,29]，原因在于隨產量增加籽粒、莖葉氮含量均增加，導致地上部吸氮量與產量呈極顯著的冪函數關系，且地上部吸氮量增幅大于產量增幅[16]，導致地上部吸收單位養分所能產生籽粒產量降低，結果使作物形成單位產量所需的氮素隨產量增加而增加[29]。然而，也有人認為，需氮量變化跟氮肥用量多少有關，位于中國5個省的氮肥用量試驗發現，隨施氮量增加，小麥產量與籽粒氮含量并未持續增加，而秸稈中的含量卻逐漸增加，最終導致了需氮量遞增[18,30]。位于黃土高原南部的長期定位試驗也表明，由不施氮增至施氮320 kg N·hm-2時，需氮量由 19.5 kg·Mg-1增加至 29.2 kg·Mg-1[31]。因此，優化小麥氮肥用量，不僅要考慮所在區域，還需考慮小麥的氮素需求與產量及施氮量之間的關系，針對區域和不同農戶田塊的產量水平，確定實現這一產量的適宜需氮量，才能合理、有效地減少氮肥投入，緩解中國小麥生產氮肥施用過量所帶來經濟成本和生態環境壓力。

3.2 中國不同麥區農戶小麥需磷量與產量的關系

本研究表明，中國農戶小麥籽粒產量形成的需磷量平均為4.0 kg·Mg-1，4個麥區平均分別為4.5、3.2、4.1和4.1 kg·Mg-1，春麥區顯著高于其他麥區。綜合大量試驗數據的分析表明，中國小麥需磷量平均為4.6 kg·Mg-1，西北冬春兼播麥區、麥玉和稻麥區均值分別為 4.1、5.0、4.4 kg·Mg-1，麥玉區高于其他麥區[17]，數值較本研究偏高。中國小麥主產區2000—2008年的田間試驗綜合分析表明，最佳施肥條件下，小麥需磷量平均為 4.8 kg·Mg-1，西北冬春兼播麥區、麥玉和稻麥區平均分別為4.8、4.8和5.2 kg·Mg-1，稻麥區最高[32]，也較本文偏高。這兩篇文獻的全國小麥平均產量分別是6.2和6.4 t·hm-2，卻與本文相近?？梢姡嗤漠a量水平下，試驗條件下的小麥需磷量與農戶實際情況存在差異。農戶的需磷量偏低說明實際生產中小麥可以較低的磷吸收量生產較高的產量，因此基于試驗結果向農戶推薦施磷量時，可能會造成施肥偏高。

調研表明，中國各麥區小麥的需磷量與產量的關系因麥區而異，但總體上隨產量增加，需磷量降低，其中麥玉和稻麥區從低產到高產，分別顯著降低11.4%和17.8%。本研究中，以麥玉和稻麥區的農戶實際調研為例，隨小麥產量增加，地上部吸磷量也顯著增加，但二者增加幅度不同，由低產到高產，地上部吸磷量分別增加123.5%和125%，產量分別增加151%和 165%，產量增幅較大，因而二者相比得到的需磷量降低。另外，由低產到高產時，麥玉和稻麥區的磷收獲指數分別增加6.1%和11.5%，也小于產量增幅，結果是兩個麥區的籽粒磷含量未能隨產量增加而提高，稻麥區莖葉磷含量甚至顯著降低。但是，對2000—2011年國內文獻和相關數據庫的分析發現，小麥產量由小于 4.0 t·hm-2增至 10—12 t·hm-2時，需磷量從 6.5 kg·Mg-1增至 7.6 kg·Mg-1[29]，2000 年后文獻數據的另一類似分析也發現，產量由小于4.5 t·hm-2增至大于 8.5 t·hm-2時，需磷量從 4.1 增至 5.2 kg·Mg-1，隨產量增加需磷量增加[17]。2000—2013年位于黃淮海多點的田間試驗卻發現，在最佳施磷條件下，產量由小于4.5 t·hm-2增至大于 9 t·hm-2時，需磷量卻從 4.5 kg·Mg-1降至4.2 kg·Mg-1[19]，隨產量增加需磷量降低。可見，區域范圍、試驗點數或文獻來源不同，結果會存在差異。ZHAN等[19]認為，在施磷量適宜的條件下，籽粒磷、莖葉磷含量不隨產量而增加是需磷量降低的原因。也有研究發現，隨產量增加莖葉磷含量增加，導致地上部吸磷量與產量呈極顯著的冪函數關系，地上部吸磷量增幅大于產量增幅[17]，從而使作物形成單位產量所需的磷素數量增加[29]。同時，施磷量也是影響需磷量的一個重要原因，ZHAN等[19]研究發現，隨著施磷量的增加，籽粒磷含量并未持續增加，而作物吸收的磷累積在秸稈中，最終導致了需磷量逐漸增加。位于河北省曲周的磷肥用量試驗發現，隨磷肥用量增加，籽粒和秸稈磷含量均逐漸增加，結果使需磷量由 3.8 kg·Mg-1升高到 4.2 kg·Mg-1[21]，因此，考慮區域差異，針對不同農戶田塊的實際產量，結合土壤的磷素供應能力差異，確定適宜的小麥磷需求量，推薦磷肥用量，才能有效調控磷肥投入，避免磷肥過量施用。

3.3 中國不同麥區農戶小麥需鉀量與產量的關系

研究表明，中國農戶小麥需鉀量平均為 21.5 kg·Mg-1，4個麥區均值分別為 26.5、17.1、23.3和18.8 kg·Mg-1，春麥區顯著高于其他麥區，旱作和稻麥區相近，顯著低于其他麥區。中國2000—2008年的田間試驗表明，最佳施肥條件下，全國小麥需鉀量平均為20.0 kg·Mg-1，其中西北春冬兼播麥區、麥玉和稻麥區分別為28.7、18.1和20.7 kg·Mg-1，也是春麥區最高[32]。但同期的另一多點長期定位試驗卻表明，不同氮磷鉀肥配比條件下，中國小麥平均需鉀量為25 kg·Mg-1[33]，高于本文結果。印度多點試驗的小麥平均需鉀量為28.5 kg·Mg-1[34]，也明顯偏高。可見，區域、試驗條件不同，小麥需鉀量會有較大差異。春麥區需鉀量顯著高于其他麥區，可能與春麥區土壤速效鉀含量（表1）高于其他麥區有關，而土壤供鉀能力增加會引起小麥需鉀量提高[20]。另外，春麥區小麥莖葉含鉀量偏高，收獲指數低于其他麥區，大量鉀素在莖葉累積，也應是其需鉀量提高的一個重要原因。

中國主要麥區小麥需鉀量不僅區域差異明顯，對產量的響應因麥區而異，但總體來看隨產量增加而降低，其中稻麥區，從低產到高產，需鉀量顯著降低了20%。原因也在于隨產量增加，小麥地上部吸鉀量雖顯著增加，但二者增加的幅度不同，由低產到高產，地上部吸鉀量增加 120.6%，產量卻增加了 164.5%。由于產量增幅較大，因而二者相比得到的需鉀量降低。同時，從低產到高產，稻麥區小麥的鉀收獲指數也未顯著增加，因此籽粒和莖葉鉀含量均未顯著變化。中國小麥主產區的田間試驗也表明，推薦施鉀條件下，產量由小于 4.5 t·hm-2增加至大于 7.5 t·hm-2，需鉀量由23.8 kg·Mg-1降低至 20.2 kg·Mg-1，需鉀量隨產量增加而降低[20]，與本文結果一致。1990—2008年的多點的長期定位試驗發現，在麥玉輪作體系中，因施肥處理不同，產量由 4.0 t·hm-2增至 4.4 t·hm-2時，小麥需鉀量由18.2 kg·Mg-1增至27.5 kg·Mg-1[33]?；?000—2011年的文獻數據分析也發現，冬小麥產量由小于4 t·hm-2增至 10—12 t·hm-2時，需鉀量由 15.2 kg·Mg-1增至 36.3kg·Mg-1[29]，也與本文結果不同。ZHAN等[19]認為，在推薦施鉀量條件下，隨產量增加，籽粒鉀含量降低是造成需鉀量隨產量增加而降低的原因。也有研究發現，施鉀量是引起需鉀量變化的一個重要因素。在江蘇、山東等地的鉀肥用量試驗發現，隨施鉀量增加，需鉀量由18.9 kg升高到21.9 kg[20]。其原因是隨施鉀量增加，小麥地上部吸鉀量增加，然而被吸收的鉀大量在莖葉中累積，降低了作物利用鉀素形成產量的效率，導致需鉀量增加[27,29]。因此，在推薦小麥的鉀肥用量時，不僅要考慮特定區域的農戶小麥產量水平，還需考慮土壤中的速效鉀含量，因地制宜，在土壤供鉀豐富的地區，應避免作物需鉀量高而導致的過量施鉀問題，在土壤供鉀缺乏的地區，應避免作物需鉀量低而導致的施鉀不足對作物產量的影響。

4 結論

4.1 連續兩年的調研發現，中國農戶小麥產量平均為6.4 t·hm-2，春麥、旱作、麥玉和稻麥區平均分別為6.0、4.0、7.7和5.5 t·hm-2，區域差異顯著；農戶小麥氮、磷、鉀需求量平均分別為28.1、4.0和21.5 kg·Mg-1，春麥、旱作、麥玉和稻麥區氮需求量平均分別為28.6、28.3、29.3和 25.0 kg·Mg-1，磷需求量分別為 4.5、3.2、4.1和4.1 kg·Mg-1，鉀需求量分別為26.5、17.1、23.3和 18.8 kg·Mg-1。

4.2 養分需求量與產量的關系因麥區而異，但總的來看，隨產量增加，小麥氮、磷、鉀養分需求量呈降低趨勢?？梢?，在小麥生產中，需針對不同區域及農戶田塊產量水平，依據作物養分需求與產量和施肥量的關系，結合土壤養分供應能力，確定合理的養分需求量和施肥量，避免肥料施用過量或不足。

致謝：感謝國家現代農業產業技術體系小麥體系各試驗站的科研人員對調研信息收集及樣品采集給予的大力支持與幫助。